Файл: Милевский Э.Б. Автоматизация процессов индексирования учеб. пособие для студентов машиностроит. специальностей.pdf

IV. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ПОВОРОТА

Э л е к т р о м е х а н и ч е с к и е п р и в о д ы (рис. 17, в) являются весьма простыми, что обусловило их большое распространение, и включа­ ют в себя индивидуальные электродвигатели как реверсивные, так и мно­ госкоростные. Реверсивные приводы осуществляют прижим поворачивае­ мого узла к упору при одновременном торможении его движения в кон­ це поворота (например, механизмы поворота столов и вертикальных

шпиндельных блоков).

Электроприводы с прерывистым вращением ведущего звена приме­ няются для индексирования столов, причем скорость в начале и в конце

.поворота уменьшается за счет осевого смещения червяка.

Рис. 20. Электромеханический привод пово­ рота узла

В последних моделях сборочных автоматов начали применяться для индексирования столов электромеханические приводы с повторно­

ством 6. Так как червяк 8 выполнен плавающим н может перемещать­ ся вдоль вала 10 на скользящей шпонке 9, его динамические свой­ ства значительно улучшаются. После разгона или торможения вала 10 червяк 8 центрируется сжимающей пружиной 7 или специальным амортизатором.

К торцу поворотного стола жестко прикрепляются делительный

55

время прижимается к периферии делительного диска 4 под действием пружины 1 и скользит по нему, пока не западает в очередное гнездо.

Пример. Выбор оптимального варианта электромеханического при­ вода повторно-кратковременного режима работы (двигатель постоян­ ного тока включается на период поворота стола), что обеспечивает су­ щественное снижение первоначальных и эксплуатационных затрат (наименьший типоразмер двигателя и его минимальная мощность, эффективный режим работы и т. д.), а также повышает безотказность работы при высоком быстродействии, рассмотрим на примере реше­ ния. частной задачи.

Используя методику решения вариационных задач на экстремум, получаем ориентировочное значение максимальной скорости вращения электродвигателя

Для вращательного момента электродвигателя имеем:

где А — константа, определяющая оптимальный закон изменения тока в приводе стола (А= 12);

аст — угол поворота стола (аст= 0,25) в долях оборота.

По каталогу электродвигателей устанавливаем для данного враща­ ющего момента электродвигатель типоразмера П—21, который имеет й'1цом = 0,4 кГм (3,92 н-м) и а = 8,9.

Пересчитываем величину вращающего момента электродвигателя:

10І =0,290 кГм ( ÄJ 2,86 н-м).

ад

Это вполне соответствует электродвигателю типоразмера П—21, ко­ торый имеет среднеквадратичный момент

G • Д 2ди = 0,045 кГм2.

56

Всякое отступление от іот вынуждает принимать электродвигатель большего типоразмера.

В последние годы предъявляются весьма высокие требования к точности ротационных автоматов, особенно сборочных, что в основном связано с индексированием столов. Для этой цели начали использовать цифровое импульсное автоматическое управление (в качестве исполни­ тельных механизмов — шаговые электродвигатели), которое дает высо­ кую точность поворота стола ± 2 мкм в пределах 1—2 угловых секунд,

быстроту переналадки на различное число позиций, изменение скорости поворота стола в широких пределах, возможность применения различ­ ных законов движения, поворот на неравные утлы, большую частоту включений в единицу времени.

Шаговые электродвигатели обеспечивают отработку элементарногошага (угловое деление — каждому поданному электроимпульсу соответ­ ствует поворот и деление на элементарный фиксированный шаг, обычно равный 1/3 угла, соответствующего шагу электромагнитов) в соответст­ вии с разрешающей способностью САУ и по характеру связи между статором и ротором различаются как электромеханические и электро­ магнитные (ЭШД), причем последние получили наибольшее распрост­ ранение (в частности, конструкция ЭНИМСа). В ЭШД для фиксирова­ ния программ индексирования стола используют штеккерные коммута­ торы, перфоленты и перфокарты.

На рис. 21 изображена схема одноили многосекцпонного ЭШД, который состоит из зубчатого ротора и статора с тремя электромагни­ тами. Шаг зубьев (полюсов) ротора смещен относительно шага распо-

57'

л.ожения электромагнитов (под 120°) на плюс или минус 1/3 шага. При подачи питания в обмотку любого электромагнита, создаваемый магнит­ ный поток будет притягивать зубья ротора и ротор установится так, Что­ бы сопротивление магнитному потоку было минимальным (зубья рото­ ра устанавливаются против полюсов электромагнита). При последова­ тельной подаче питания в обмотки электромагнитов I, II и III ротор бу­ дет прерывисто поворачиваться на угол, равный 1/3 шага.

Для удобства на правой части рис. 21 все три обмотки I, II и III секции электромагнитов статора условно совмещены в одной плоско­ сти, но сохраняют величину своего сдвига на 1/3 шага.

Если шагу полюсов ротора (и, соответственно статора) соответству­ ет центральный угол «о, то в какой-либо исходный момент полюса сек­ ции I статора совместятся с полюсами (зубьями) ротора Г, т. е. они бу­ дут расположены симметрично относительно оси Ох. В этот момент по­

сдвигом 2/3 Gto.

Если импульс подать последовательно с обмотки I статора на об­ мотку II, то ротор повернется на 1/3 а0, в результате чего полюса сек­ ции II статора совместятся с полюсами ротора II', а полюса секции III

ра на 1 /3 а.о и т. д.

Обмотки секции статора включаются последовательно 1, 2 и 3 с по­ мощью распределителей импульсов САУ.

V. АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ПОВОРОТА

Стабильность работы и надежность поворотно-фиксирующих уст­ ройств в значительной мере определяются оптимальной величиной силы фиксации. Недостаточная величина силы фиксации приводит к произ­ вольному «отжиму» фиксатора от поворачиваемого узла, который пере­ ходит то рабочее положение, в котором требовалась его фиксация.

При значительной величине момента трения в опорах поворачива­ емого узла его «перебега» не наблюдается, но фиксатор не всегда мо­ жет преодолеть силы трения и зафиксировать поворачиваемый узел в точном рабочем положении. Точность зафиксированных положений из­ меняется в зависимости от величины сил трения в каждой рабочей по­ зиции, а также от точности установки узла после поворота.

При расчете и проектировании поворотно-фиксирующих механиз­ мов весьма важно использовать и сопоставить экспериментальные и

58

апробированные практикой данные динамических, прочностных и panмерных параметров подобных узлов, т. к. теория расчета и проектирова­ ния индексирующих механизмов еще недостаточно разработана и обо­ снована (табл. 1).

В связи с этим необходимо отметить, что гидравлические механиз­ мы поворота, широко используемые на практике, еще недостаточно со­ вершенны и по ряду показателей уступают механическим, особенно маль­ тийским механизмам. Существенным недостатком гидравлических меха­ низмов является невысокая надежность тормозных устройств, которые должны обеспечивать плавное и быстрое снижение скорости поворота узла.

Мальтийские механизмы в зависимости от способа зацепления име­ ют различные показатели. Так, например, мальтийские механизмы с внутренним зацеплением при повороте столов с небольшим количеством позиций отличаются высокой надежностью и имеют значительно луч­ шие динамические характеристики, чем механизмы с внешним зацепле­ нием. В свою очередь, по кинематическим показателям мальтийские ме­ ханизмы с внутренним зацеплением идентичны кулисным механизмам.

Гидравлические и мальтийские механизмы широко применяются для поворота и фиксации тяжелых и средних столов, барабанов и шпин­ дельных блоков. Гидравлические механизмы наиболее перспективны для периодического поворота узлов на значительные углы: они обеспечива­ ют получение значительных крутящих моментов, разгружают опоры, эф­ фективны при торможении, фиксации и зажиме стола.

Периодический поворот мелких столов и шпинделей наиболее перс­ пективно осуществляется пневматическими, пневмогидравлическими и мальтийскими механизмами, особенно на станках и автоматах, имею­ щих пневмопривод. В агрегатных станках с гидравлическими силовыми головками целесообразно применять гидравлические механизмы пово­ рота стола или барабана.

Примечание. С одниарноіі фиксацией и мальтийским механизмом поворота с внут­ ренним зацеплением и с двойной фиксацией и механизмом поворота типа плавающего червяка для поворотных столов диаметром 630±660 мм агрегатных станков заводов

жесткость механизма фиксации 1500 и 2700 кГ/мм, жесткость столов в осевом направ­ лении—1000 кГ/мм и в радиальном — соответственно 14000 и 30000 кГ/мм).

В пределах ±0,025 мм наблюдается точность фиксации для 6 и 8- позиционных шпиндельных блоков токарных горизонтальных автоматов КЗА (модели 1261М) с мальтийским и кулисным механизмами поворота с одинарной и двойной фиксацией, токарных горизонтальных автоматов КЗА (например, модели 1261М) и вертикальных

блоков 440, 1500 и 2100 мм, при времени поворота и фиксации от 4 до 6 сек. Для та­ ких поворотных узлов характерна линейная скорость порядка 11-16 м/мин, жесткость механизма фиксации в пределах 11000±26000 кГ/мм и жесткость самих блоков в осе­ вом направлении порядка 25000-45000 кГ/мм.

Максимально-возможную точность фиксации (порядка ±0,01 мм) достигли с дву­ мя цилиндрическими фиксаторами для поворотных столов с 5 и 10-позициями диамет­ ром 560 и 1.2.50 мм агрегатных станков системы. НИТИ и МЗАЛ, где в качестве меха-

59